Os átomos de nitrogênio e hidrogênio podem reagir na presença de um catalisador, sob determinadas condições de temperatura e pressão, para obtenção de amônia. A partir deste gás \left(\mathrm{NH}_{3}\right), podem ser obtidos: o ânion amideto \left(\mathrm{NH}_{2}^{-}\right)pela doação de um próton, ou o cátion amônio \left(\mathrm{NH}_{4}^{+}\right), pela recepção de um próton.
a) Escreva as reações para obtenção dos compostos, e explique a acidez e basicidade da amônia, amideto e amônio, de acordo com o conceito de Bronsted-Lowry;
b) De acordo com a Teoria de Repulsão de Pares de Elétrons da Camada de Valência, determine as geometrias dos compostos: amônia, amideto e amônio. Justifique.

Passo 1

O enunciado nos pede duas coisas:
  1. Aplicar o conceito de Bronsted–Lowry para escrever as reações de formação de \mathrm{NH}_{4}^{+} e de \mathrm{NH}_{2}^{-} a partir da amônia, e explicar por que cada espécie é ácido ou base.
  2. Usar a Teoria de Repulsão de Pares de Elétrons da Camada de Valência (VSEPR) para determinar as geometrias de \mathrm{NH}_{3}, \mathrm{NH}_{2}^{-} e \mathrm{NH}_{4}^{+}.

Passo 2

Escrevemos primeiro as reações de transferência de próton (Bronsted–Lowry):
\mathrm{NH}_{3} + \mathrm{H}^{+} \;\longrightarrow\; \mathrm{NH}_{4}^{+}
\mathrm{NH}_{3} \;\longrightarrow\; \mathrm{NH}_{2}^{-} + \mathrm{H}^{+}
Na primeira, a amônia aceita um próton, comportando-se como base de Bronsted–Lowry e formando o cátion amônio. Na segunda, a amônia doa um próton, comportando-se como ácido de Bronsted–Lowry e formando o ânion amideto.

Passo 3

Explicação da acidez e basicidade:
  • \mathrm{NH}_{3} é amfotérica, pois pode agir como base (aceita \mathrm{H}^{+}) ou como ácido (doa \mathrm{H}^{+}).
  • \mathrm{NH}_{2}^{-} é uma base forte, pois recebe prontamente um próton para regenerar \mathrm{NH}_{3}.
  • \mathrm{NH}_{4}^{+} é um ácido, pois pode doar um próton para formar \mathrm{NH}_{3}.

Passo 4

Aplicando VSEPR para cada espécie:
  1. \mathrm{NH}_{3}: nitrogênio com três pares de ligação e um par isolado → caso AX _3E → geometria trigonal piramidal (ângulo \approx 107\circ).
  2. \mathrm{NH}_{2}^{-}: nitrogênio com dois pares de ligação e dois pares isolados → caso AX _2E _2 → geometria angular ou “em V” (ângulo \approx 104 105\circ).
  3. \mathrm{NH}_{4}^{+}: nitrogênio com quatro pares de ligação e nenhum par isolado → caso AX _4 → geometria tetraédrica (ângulo =109,5\circ).
A justificativa é que cada par eletrônico (ligante ou isolado) se posiciona para minimizar repulsões, e pares isolados ocupam mais espaço do que pares ligantes, ajustando os ângulos de ligação.

Resposta

(a)
\mathrm{NH}_{3} + \mathrm{H}^{+} \;\longrightarrow\; \mathrm{NH}_{4}^{+}, \qquad \mathrm{NH}_{3} \;\longrightarrow\; \mathrm{NH}_{2}^{-} + \mathrm{H}^{+}. \mathrm{NH}_{3} é amfotérica; \mathrm{NH}_{2}^{-} é base forte (aceita próton); \mathrm{NH}_{4}^{+} é ácido (doa próton).
(b) \mathrm{NH}_{3}: trigonal piramidal (AX _3E). \mathrm{NH}_{2}^{-}: angular/“em V” (AX _2E _2). \mathrm{NH}_{4}^{+}: tetraédrica (AX _4).

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